Регистрируйтесь на форуме и получите 100 токенов TEHNO

Универсальное самодельное ЗУ + БП на 0-24 В
#1
Недавно понадобилось «универсальное зарядное устройство», поэтому пришлось взяться за поиск подходящей схемы. Устройство это может заряжать любую батарею от одиночного NiCD 1,2 В до аккумуляторной на 24 В. Плюс работать как лабораторный БП.

    Вторая (нижняя) половина операционного усилителя LM358 представляет собой обычный стабилизатор и умножитель напряжения. В качестве эталона вольтажа используется D4, - стабилитрон на 5,6 В с температурным коэффициентом 0 В / rC. R7 и R6 формируют операционный усилитель так, чтобы напряжение умножалось на 2,8. Таким образом, R4 будет изменять выходное напряжение от 0 до 15 В. Второй диапазон напряжения получается путем параллельного включения R6 и R5, который формирует операционный усилитель на умножение опорного напряжения на 4,66. В этом диапазоне выходное напряжение может изменяться от 0 до 25 В.

В случае, если переключатель диапазона напряжения размыкается из-за пыли или чего-то еще, тогда регулятор напряжения по умолчанию переходит на более низкий диапазон напряжения, таким образом удовлетворяя один из критериев безопасности.

ОУ управляет TIP31 (или TIP41), который установлен непосредственно на радиаторе процессора компьютера. Радиатор изолирован от любой другой части схемы, поэтому слюдяная шайба не требуется.

Весь ток, потребляемый TIP31, проходит через M1 и R9. Фактически это вольтметр, откалиброванный на 1,4 В. На шкале обозначены 0–20 мА, 0–100 мА и 0–500 мА. Резисторы R10a, b и c шунтируют измеритель и понижают напряжение 1,4 В до соответствующего максимального предела тока.

Диод D5 (1N4001) гарантирует, что падение напряжения в верхней части R10 всегда будет на 0,7 В ниже шины питания. Не стоит использовать операционные усилители близко к пределам питания, особенно когда нужен плавный и стабильный диапазон тока.

Падение напряжения на R10 сравнивается с напряжением на D2, D3, деленным на R1. D1 выполняет ту же работу, что и D5. Пока напряжение, падающее на R10, меньше напряжения выбранного R1, выход верхнего операционного усилителя будет оставаться высоким. Это гарантирует, что диод компаратора напряжения пропускает ток через R3. Таким образом, резистор R1 регулирует максимальный ток, который может потреблять транзистор TIP31.

В случае, если падение напряжения на R10 больше, чем падение напряжения выбранное на R1, тогда выход операционного усилителя упадет, тем самым снизив напряжение до R3, что лишит стабилитрон напряжения. В этом случае выходное напряжение регулятора будет падать до тех пор, пока ток не упадет до приемлемого уровня.

C3 и C6 могут показаться небольшими по величине, но регулятор тока представляет собой замкнутый контур с отрицательной обратной связью. Меньше всего там нужна постоянная во времени задержка, иначе получится генератор с фазовым сдвигом.

Если переключатель тока станет разомкнутым, то выходной ток регулятора будет ограничен до нескольких микроампер, что удовлетворяет еще одному из критериев безопасности.

Калибровка не требуется, поскольку в прибор включены измеритель выходного напряжения (не показан) и измеритель тока.

Максимальные диапазоны напряжения будут составлять 0-16 В и 0-26 В с выбранными значениями, которые можно рассматривать как диапазоны 15 В и 25 В. R4 и R5 можно настроить с помощью параллельных резисторов (например, от 560 до 820 кОм), если вы хотите получить всё точно.

Аналогичным образом можно выбрать три резистора R10 для точного максимального тока. Обратите внимание, что выбран диапазон 20 мА. Например если потребуеться диапазон 50 мА, достаточно просто рассчитать резисторы по формуле:

R = 1,4 / I

R9 выбран в соответствии с используемым стрелочником. Точное значение резистора равно:

R = (1,4 / Ia) - Ra

R - последовательный резистор, Ом
Ia - ток измерителя, в амперах.
Ra - внутреннее сопротивление стрелочника

Используйте устройство так же, как и любой другой настольный блок питания. Единственная разница в том, что максимальный ток составляет 500 мА, а ограничение тока более управляемо.

Чтобы зарядить аккумулятор, закоротите выходные клеммы и отрегулируйте диапазон выходного тока и настройку по своему усмотрению. Теперь удалите короткое замыкание и установите выходное напряжение по вольтметру.

Если, например, хотите зарядить свинцово-кислотный аккумулятор 12 В, 5 А / ч, то можете использовать диапазон 500 мА и установить максимальное напряжение на 12 часов. Это даст аккумулятору откалиброванный заряд 5 А / ч. Это нормально для всех батарей.

Для свинцово-кислотных аккумуляторов VRLA можно также установить напряжение питания устройства на 14 В постоянного тока и оставить его включенным постоянно. Когда напряжение на клеммах аккумулятора достигнет 14 В, зарядный ток упадет.

Можете установить зарядное устройство на 15 мА и оставить его включенным 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, из года в год. Аккумулятор всегда будет полностью заряжен.

Но полимерные элементы не любят перезарядки. Можете установить напряжение 3,9 В на элемент, если есть риск забыть выключить зарядное устройство. Если уверены, что не забыли об этом, установите напряжение 4,0 В на элемент и заряжайте 10% емкости в течение 12 часов. Например, аккумулятор 220 мА / ч необходимо заряжать в течение 12 часов при 22 мА (или 14 часов при 20 мА).

Автомобильный аккумулятор 60 А / ч можно заряжать, но это занимает больше времени. Установите напряжение 14 В постоянного тока и 500 мА. Аккумулятор будет заряжен за шесть дней, но получите достаточно заряда, чтобы завести автомобиль, даже если оставить ЗУ всего на ночь.
Ответ